CPU-Mərkəzi Prosessor:Əsas Komponentləri, Növləri

Müasir texnologiyaların təməl daşı olan CPU (Central Processing Unit), kompüter və digər hesablama cihazlarının ən önəmli hissələrindən biridir. Bu qurğu olmadan heç bir elektron cihaz öz funksiyalarını yerinə yetirə bilməz. Prosessorun əsas vəzifəsi verilən əmrləri icra etmək, məlumatları emal etmək və cihazın digər komponentləri ilə əlaqə quraraq onları idarə etməkdir. Mərkəzi prosessor modulu, demək olar ki, bütün hesablama sistemlərinin beynidir və bu səbəblə tez-tez “kompüterin beyni” adlandırılır. Əgər cihaz bir insan bədəni kimi təsəvvür edilərsə, CPU o bədənin beyini funksiyasını yerinə yetirir: qərar verir, hərəkətləri yönləndirir və bütün sistemin koordinasiyasını təmin edir.

Texnologiyanın sürətlə inkişaf etdiyi bu dövrdə prosessorların texniki göstəriciləri, arxitekturaları və performans imkanları durmadan təkmilləşdirilir. Sadə əməliyyatlardan tutmuş süni intellekt və kvant hesablamaya qədər geniş diapazonda istifadə edilən CPU-lar, informasiya əsrinin dinamiklərinə cavab verə biləcək gücdə dizayn edilir.

CPU nədir?

Mərkəzi Prosessor Modulu – CPU (Central Processing Unit) kompüterin və digər rəqəmsal sistemlərin əsas hesablama və idarəetmə komponentidir. O, proqramlarda yazılmış əmrləri oxuyur, emal edir və uyğun nəticələri çıxarır. CPU-lar əsasən iki hissədən ibarət olur: arifmetik-məntiqi blok (ALU) və idarəetmə bloku (CU). ALU hesablama və məntiq əməliyyatlarını yerinə yetirərkən, CU isə CPU-nun fəaliyyətini koordinasiya edir, yaddaşdan əmrləri gətirir və onları ardıcıllıqla icra edir.

CPU-nun mühüm xüsusiyyəti onun saat tezliyidir. Bu tezlik GHz (gigahertz) ilə ölçülür və prosessorun saniyədə neçə əməliyyat yerinə yetirə bildiyini göstərir. Məsələn, 3.0 GHz tezliyə malik bir prosessor saniyədə 3 milyard əməliyyat icra edə bilər. Ancaq yalnız saat tezliyi ilə ölçülən güc CPU-nun ümumi performansını tam göstərmir. Paralel işləmə qabiliyyəti, nüvələrin sayı və keş yaddaş da performansa əhəmiyyətli təsir göstərir.

CPU-nun əsas komponentləri

Mərkəzi prosessor bir neçə əsas komponentdən ibarətdir və bu hissələrin birgə fəaliyyəti onun effektiv işləməsini təmin edir:

1. ALU (Arifmetik Məntiq Bloku) – Toplama, çıxma, vurma, bölmə kimi riyazi və məntiq əməliyyatlarını həyata keçirir.
2. CU (İdarəetmə Bloku) – Əmrlərin kodlarını oxuyur və sistemin digər hissələrinə nə etməli olduqları ilə bağlı siqnallar göndərir.
3. Registerlər (Qeydiyyatçı Bloklar) – Müvəqqəti məlumatları və əməliyyat nəticələrini saxlayan yüksək sürətli yaddaş hüceyrələridir.
4. Keş yaddaş (Cache Memory) – Ən çox istifadə olunan məlumatların daha sürətli əldə edilməsi üçün istifadə olunur. L1, L2 və L3 kimi səviyyələrə ayrılır.
5. Saat Generatoru (Clock Generator) – Bütün əməliyyatların sinxronizasiyasını təmin edir.

CPU necə işləyir?

CPU-nun iş prinsipi “alma – emal – çıxış” mərhələləri əsasında formalaşır. Əvvəlcə əmrlər yaddaşdan gətirilir (fetch), sonra həmin əmrlər deşifrə olunur (decode) və ardınca icra edilir (execute). Bu dövr tam başa çatdıqdan sonra çıxış nəticəsi ya yaddaşda saxlanılır, ya da birbaşa çıxış cihazına ötürülür.

Müasir CPU-lar bu mərhələləri paralel şəkildə həyata keçirir. Bu texnologiyaya “boru xətti” (pipelining) deyilir. Beləliklə, bir əmrin emalı başa çatmadan, növbəti əmr artıq gətirilmiş olur. Bu isə ümumi performansın əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur.

CPU növləri

Prosessorlar müxtəlif ölçülərə, strukturlara və tətbiq sahələrinə görə fərqlənir. Onları aşağıdakı qruplara ayırmaq mümkündür:

• Mikroprosessorlar – Şəxsi kompüterlərdə və noutbuklarda istifadə olunan standart prosessorlardır. Məsələn, Intel Core i7, AMD Ryzen 7.
• Mikrokontrollerlər (MCU) – Əsasən məişət cihazlarında, avtomobillərdə və sənaye avadanlıqlarında istifadə edilir. ARM arxitekturası buna nümunədir.
• Server prosessorları – Yüksək performans və çox nüvəli arxitekturaya malik olur. Xeon və EPYC bu kateqoriyaya daxildir.
• Mobil prosessorlar – Enerji səmərəliyi və istilik yayımı az olan prosessorlardır. Əsasən smartfonlarda istifadə olunur. Snapdragon, Apple A seriyası nümunədir.

CPU-nun tarixçəsi və inkişafı

CPU-ların inkişafı 1940-cı illərin sonlarında başladı. İlk prosessorlar vakuum lampalar əsasında işləyirdi. Daha sonra tranzistor texnologiyası ilə CPU-lar daha kompakt və güclü oldu. 1971-ci ildə Intel 4004 – ilk kommersiya mikroprosessoru istehsal olundu. Bu hadisə hesablama texnologiyasında inqilab yaratdı.

Aradan keçən 50 ildən artıq müddətdə CPU-lar həm funksional baxımdan, həm də ölçü baxımından xeyli dəyişdi. Əvvəl bir prosessor bir əmri icra edə bilirdisə, bu gün çox nüvəli sistemlər saniyədə milyardlarla əməliyyat yerinə yetirə bilir.

CPU ilə GPU arasındakı fərq

Bir çox istifadəçi CPU və GPU arasındakı fərqi dəqiq bilmədiyi üçün bu anlayışlar qarışdırılır. CPU ümumi məqsədli hesablama üçün nəzərdə tutulmuşdur. O, müxtəlif əmrləri icra edə bilir. GPU isə (Graphics Processing Unit) əsasən qrafik məlumatların emalı üçün optimallaşdırılmışdır. Yüzlərlə nüvədən ibarət olan GPU-lar paralel emal proseslərini daha effektiv şəkildə yerinə yetirə bilir.

Buna görə süni intellekt, maşın öyrənməsi və böyük verilənlərin emalı kimi sahələrdə GPU-lar daha geniş tətbiq olunur. Lakin istənilən halda GPU CPU-nu əvəz edə bilməz, çünki ümumi idarəetmə və sistem nəzarəti yalnız CPU tərəfindən həyata keçirilir.

CPU performansına təsir edən amillər

CPU-nun performansını müəyyən edən bir neçə əsas amil mövcuddur:

• Nüvələrin sayı – Çox nüvəli prosessorlar eyni anda daha çox əməliyyat yerinə yetirə bilir.
• Saat tezliyi – Tezlik nə qədər yüksəkdirsə, əməliyyatlar bir o qədər sürətli həyata keçirilir.
• Keş yaddaşın həcmi – Məlumatların prosessora daha yaxın saxlanılması performansı artırır.
• Arxitektura növü – ARM, x86, x64 kimi arxitekturalar fərqli göstəricilərə malikdir.
• İstilik yayımı və enerji sərfiyyatı – CPU-nun istilik səviyyəsi onun davamlı işləməsinə təsir edir.

Gündəlik həyatda CPU-nun rolu

Bugünkü rəqəmsal dünyada CPU-lar təkcə kompüterlərdə deyil, demək olar ki, bütün ağıllı cihazlarda – televizorlar, telefonlar, avtomobillər, məişət texnikaları və hətta ağıllı saatlarda istifadə olunur. Hər dəfə bir tətbiqi açarkən, bir sənədi çap edərkən və ya internetdə axtarış apararkən bu əməliyyatlar CPU tərəfindən icra edilir. Ona görə də CPU həyatımızın mərkəzində dayanan, lakin çox vaxt nəzərdən qaçan bir texnoloji strukturdur.

Gələcəkdə CPU texnologiyasının perspektivləri

CPU sahəsində əsas tendensiya daha kiçik, daha sürətli və daha az enerji sərf edən çiplərin istehsalıdır. Nanometr texnologiyasının inkişafı ilə birlikdə 3nm və hətta 2nm prosessorlar artıq bazarda yer almaqdadır. Süni intellekt və maşın öyrənmə texnologiyalarına inteqrasiya edilən yeni nəsil CPU-lar daha çox adaptiv davranış və optimallaşdırılmış performans təklif edir. Həmçinin, kvant hesablama texnologiyalarının inkişafı CPU anlayışına yeni yanaşma gətirəcək.

CPU – Mərkəzi Prosessor Modulu – kompüter sistemlərinin əsasını təşkil edən, texnologiyanın inkişafını formalaşdıran və gündəlik həyatımızda saysız-hesabsız proseslərin həyata keçirilməsinə səbəb olan mühüm qurğudur. Onun təkamülü, müxtəlif formaları və tətbiq sahələri texnologiyanın gələcəyini müəyyənləşdirir. Müasir dünyada texnologiyanın ritmini təyin edən bu qurğu olmadan həyat təsəvvürolunmaz olardı. Anlayışlı şəkildə seçilmiş və düzgün konfiqurasiya edilmiş bir CPU, istər şəxsi istifadə üçün olsun, istərsə də korporativ sistemlərdə, performans və etibarlılığın əsas açarına çevrilir.

Ən Çox Verilən Suallar